分布式光纤测温系统的设计与实现

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1、大连理工大学硕士学位论文分布式光纤测温系统的设计与实现姓名：宋文生申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：马洪连20071218大连理工大学硕士学位论文摘要以光纤通信和光纤传感技术为代表的信息技术和传感技术在20世纪后半叶至今的几十年里R新月异，极大地推动了人类社会的进步。与其他传感器相比，光纤作为一种新型的传感器件有其独特的优势。它抗电磁，耐高温，对温度、应变等外界变化敏感，而且价格便宜，容易获取，可以形成分布式的线测量甚至是场巍9量。因此光纤传感在最近几年的到快速发展．将应用于更广的范围。分布式光纤测温系统的信号采集、数据处理，以及后台软件的编

2、写占系统成本的绝大部分。它的检测精度和速度决定了整个系统的测量精度，空问分辨率，采集速度以及最后的请求响应时间。如何提高系统各个部分的处理速度，协调好数据传输，成为分布式光纤铡温系统的关键。论文提出了一种基于嵌入式的利用光纤拉曼散射原理的分布式测温解调方案。由于传感距离长，使得系统可以进行场式的温度测量，可以全面的获得空间式的3维温度模型，满足大型工程传感网络的实时监测。论文详细介绍了嵌入式光纤传感分布测温系统的光路设计，硬件电路设计和软件设计。光路设计包括：在嵌入式主机的控制下利用激光源和脉冲调整器形成固定周期的脉冲光，作为光纤传感器的激励信号；使用3d

3、B耦合器对激励光进行分束，传入光纤传感器，散射拉曼光回传经过耦合器进入分光系统，只有固定频率的Stokes光和Anti．Stokes光透过分光系统；两束光分别进入光电探测器(PD)，完成光电转换过程。系统中各个模块间的同步由硬件电路控制，主控芯片为TI公司的双核微处理器。0MAP5912对FPGA模块发出采集控制信号，FPG巩负责控制与脉冲调制器间的同步，计时，同时触发AD采集。采集结束，FPGA发出中断，通知采集过程结束。OMAP5912发出传输数据指令，将外接RAM中的数据读入DSP进行数据处理。在DSP中对数据进行小波变换多分辨分析对采样的数字量进行

4、降噪处理，消除传输和测量过程中的各种噪音和随机干扰。论文还阐述了在双核微处理器oMAP5912下的软件开发，包括在ARM下的GPP的开发，在DSP下数据处理算法的编写以及双方的通讯控制。最后论文对系统测试结果进行分析，通过系统测得的数据和谱图分析误差类型和来源，并提出系统改良的方法。关键词：拉曼散射；分布式光纤测温；双核徼处理器0砌tP5912；FPGA；数据处理大连理工大学硕士学位论文DesignandImplementationofDistributedFiberTemperamre—measuredSystemAbstractTheinformati

5、ontechnologyandsensingtechnologyrepresentedasfibercommunicationandfibersensingarestronglydevelopedinthisseveraldecades,whichimmenselyacceleratestheprogressofhumansociety．ComparedwithotherS甜l$Or,fiberisn洲$ffllsorwithitsindividualadvantage．Itresistselectromagnetism，adaptshightempera

6、ture，andissensitivetotemperatureandemergency．Itisverycheapandeasytoproduct．It锄realizereal玎攒sU∞entinline,even遮field．Sofibersensingisd“elopedveryfastinrecentyears，andusedinmorewiderange．111cmostecestofdistributefibertemperature-measuredsystemal'esignalenllecting,dataprocessingandbac

7、kgroundsoflwaroprogramming．Theydecidethecollectingprecision,collectingspeedandfinalresponsetime，Howtoimprovetheprocessingspeedandhowtocoordinatedatatransmissionbetweendifferentpartsaremostimportantinthissystem．n"paperbringsupanewproposalbasedonembeddedsystemwhichus髓Ramanscattering

8、todemodulatetemperate．Becauseofth